ДНК неандертальців: на що вона впливає у сучасних людей

У пошуках відповідей безліч дослідників мріє здійснити подорож у часі. Наприклад, перенестися на півмільйона років тому, коли на Землі жив загальний предок неандертальців і сучасної людини, і дізнатися, як трапилося так, що виділилося два види, які почали розвиватися паралельно: Homo Sapiens – на африканському континенті, а неандертальці – на євроазійському.
Чому «людина розумна» вижив і заселила земну кулю, а його близькі родичі вимерли? І якщо машина часу все ще залишається мрією, генетичний аналіз допомагає не тільки відкривати таємниці історії, але і пояснити непередбачувану роль неандертальців в життя сучасної людини – від впливу на колір волосся до стану психічного здоров’я. В адаптованому перекладі матеріалу The Verge – згруповані результати трьох досліджень, опубліковані в різних наукових виданнях в жовтні 2017 року.
Відсутність інцесту, чисельність або технології. Чому вижив «людина розумна»?
Як відомо, неандертальці вимерли як вид близько 40 тис. років тому, коли Homo Sapiens вже зважилися «перейти» на євроазіатський континент. Чому? Є багато теорій, серед іншого версія про те, що використання собак предками сучасних людей допомогло їм краще полювати, в результаті чого неандертальці Європи просто вимерли з голоду. Або, можливо, люди розмножувалися швидше, що теж призвело до витіснення неандертальців.
«Це ще один із невирішених і дійсно цікавих питань, – говорить Мартін Сікора (Martin Sikora), генетик з Копенгагенського університету. – Ми виявилися успішнішими, оскільки володіли кращими технологіями, наше виживання завдяки тільки чисельності?»
Результати генетичного дослідження, опублікованого в журналі Science, зосереджуються на фрагменті кістки під назвою Виндия 33.19, виявленої в однойменній хорватської печері в 1980-х роках. Дослідники нарешті виділили ДНК кістки, виявивши, що вона належала представниці виду неандертальців, яка жила 52 тис. років тому. Вчені з’ясували, що неандерталка Виндия генетично була схожою з іншою представницею виду, яка загинула близько 122 тис. років тому в Алтайських горах Сибіру (називається алтайскою неандерталкой). Той факт, що два представники одного виду, яких розділяє 6 тис. км і 70 тис. років, настільки генетично схожі, наводить на думку, що общини неандертальців були крихітними, з дуже малим генетичною різноманітністю.
«Вони настільки тісно пов’язані генетично, що сьогодні не можна знайти двох так само близьких людей на планеті», – розповідає автор дослідження Кей Пруефер (Kay Pruefer) з Інституту Макса Планка в Німеччині. Ця знахідка може підтвердити теорію, що вимирання неандертальців сприяло їх низька генетична різноманітність, адже воно є основою природного відбору. Якщо б у всіх представників будь-якої популяції були ті ж версії тих же генів, то одного вірусу чуми або однієї суворої зими вистачило б, щоб повністю знищити таку популяцію. І тоді не залишилося живих людей, які б могли передати нащадкам гени, які дали б можливість пережити наступну чуму або сувору зиму. Інцест може також призвести до генетичних відхилень: батьками алтайської неандерталки були зведені брат і сестра, і хоча батьки неандерталки Виндия не були близькими родичами, вони були дуже схожими, з генетичної точки зору.
Нове – це добре забуте старе
Заселяючи Євразію, представники виду «людина розумна» вступали в статеві стосунки з неандертальцями, таким чином обмінюючись ДНК. Сьогодні ДНК людей, які не мають африканського походження, приблизно на 2% складається з ДНК неандертальців. «Перше питання: “Як це впливає на людину?”», – каже Джанет Келсо (Janet Kelso), фахівець з біоінформатики, яка вивчає еволюцію геному в Інституті Макса Планка.
Оскільки неандертальці і анатомічно сучасні люди, як вважають, схрещувалися близько 50-60 тис. років тому, геном Виндия має спільні риси з неандертальської ДНК, яка все ще зустрічається в геномах сучасної людини. Завдяки гену Виндия вченим вдалося відстежити неандертальскую ДНК у генах, через які деякі сучасні люди більш сприйнятливі до ревматоїдного артриту, шизофренії і розладів у харчуванні. Неандертальські мутації також з’явилися в генах, які впливають на те, як люди реагують на антипсихотичні препарати, на рівень «поганого» холестерину і вітаміну D, а також на кількість жиру, який відкладається в черевній частині тулуба. Звичайно, не можна говорити про те, що рівень холестерину в організмі сучасної людини залежить тільки від наявності або відсутності неандертальської ДНК, проте, неандертальці вимерли, а сучасні люди отримали цю ДНК десятки тисяч років тому, а вона все ще має вимірний вплив на сучасних людей.
В процесі іншого дослідження, результати якого опубліковані в Американському журналі генетики людини (The American Journal of Human Genetics), вчені порівняли геном 122-тисячолітньої алтайської неандерталки з геномом більше ніж 100 тис. сучасних людей (ці люди, геном яких входить до складу британської сховища біологічних матеріалів, також повинні були відповісти на питання про свій настрій, особистість і переваги в харчуванні). Дослідники виявили, що неандертальська ДНК була особливо поширена в ділянках генів, які відповідають за колір волосся, відтінок шкіри. Деякі варіації неандертальських генів пов’язані зі світлим волоссям і шкірою, інші – з більш темною пігментацією. Це може означати, що самі неандертальці мали різні кольори волосся і шкіри.
Як виявили вчені, серед неандертальців не зустрічалися (або зустрічалися надзвичайно рідко) представники з рудим волоссям, всупереч популярним зображенням наших померлих родичів. Неандертальське ДНК також впливає на психологічні і неврологічні ознаки, зокрема, на почуття самотності і депресії, куріння, на ритм життя «сови». Ці результати не означають, що генетичні варіації були причиною тих же рис у неандертальців, вважає автор дослідження Джанет Келсо. Наприклад, хоча мутації неандертальської ДНК можуть бути пов’язані з підвищеною ймовірністю того, що людина може палити, це не означає, що наші вимерлі предки мали цю звичку.
Соціум пізнього кам’яного століття
Під час свого дослідження данець Сікора проаналізував ДНК одного чоловіка, двох дітей і полою стегнової кістки. Всі вони були знайдені в похованні на території стоянки епохи пізнього кам’яного століття під назвою Сунгир, в РФ, в якій налічується близько 34 тис. років. Чоловік був похований сам, а діти – разом, головою до голови з стегновою кісткою біля тел. Сікора виявив, що ці люди не були родичами, більш того, з генетичної точки зору вони були дуже різними, відрізняючись значно більше, ніж дві неандерталки, про яких говорилося вище. «Можна було б припустити, що діти, поховані головою до голови в одній могилі, є близькими родичами», – говорить Сікора. Але за результатами генетичного аналізу вони є більш троюрідними братом і сестрою.
Поховання Сунгир дали Сікору можливість перевірити свою гіпотезу про те, що ранні люди розвинули форму соціальної структури, яка дозволяла їм міняти партнерів та обмінюватися генами. Це, в свою чергу, забезпечило генетична різноманітність. В одного з дітей з поховання Сунгир явно був певний розлад розвитку: кістки стегна – вигнуті і скручені, можливо, результат генетичної аномалії. Це, здавалося, передбачало б спорідненість батьків дитини, оскільки причиною відхилень часто є інцест. Але коли Сікора виділив ДНК кісток, учений виявив, що їхні геноми показали таке ж або навіть більша генетична різноманітність, ніж у сучасних популяцій мисливців-збирачів Африки і Амазонії.
Команда Сікори підрахувала, що для створення таких генетичних варіацій в статеві стосунки повинні були вступати близько 300 осіб. А це значно більше, ніж кількість людей, що входило в пересічну групу, яка кочувала в кам’яному столітті, стверджує вчений. Ймовірно, менші групи були частиною більшої соціальної мережі, в якій люди вступали в статеві стосунки і обмінювалися ідеями. Такий соціальний устрій запобіг би народженню в інцесті, як у випадку з алтайскою неандерталкою, або генетичної однорідності, як у випадку неандерталки Виндия, що було наслідком життя в ізольованих групах.
Поширення культурних артефактів і інструментів територією Євразії підтримує цю теорію, говорить Ерік Трінкаус (Erik Trinkaus), антрополог Вашингтонського університету, Сент-Луїс, який написав книгу про поховання Сунгир. «Протягом цього періоду люди долали великі відстані. Немає нічого незвичайного в знахідках речей за 300-400 км від місця їх походження», – говорить він.
«Звичайно, ми не можемо узагальнювати інформацію про всіх мисливців-збирачів того часу, спираючись тільки на дані стоянки в Сунгире, – каже Бастьєн Лламас (Bastien Llamas), дослідник стародавніх ДНК з Університету Аделаїди в Австралії. – Можливо, що поховання дорослого, стегнову кістку і дітей розділяють кілька поколінь, що буде свідчити про те, що ці поховання не є справедливим показником різноманітності громади. Однак, результати дослідження говорять про те, що групи мисливців-збирачів 34 тис. років тому характеризувалися соціальними мережами, досить подібними тим, які ми спостерігаємо сьогодні: обмежені сімейні стосунки в групі, уникнення інцесту і статеві стосунки за межами цієї групи. Це ж надзвичайно!»
Всі ці дослідження є кроком до розуміння складних відносин, які створили нас тими, ким ми є сьогодні. «Розуміння нашого минулого, особливо нашого генетичного минулого, є надзвичайно корисним для розуміння нашої генетичної сучасності, – каже Джошуа Шрайбер (Joshua Schraiber), фахівець в області генетики популяцій Університету Темпл. – Я вважаю, що важливо розуміти та сприймати різноманітність людей на планеті».